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JP7610550B2 - Particles convertible into lithium transition metal composite oxides and method for producing same - Google Patents

Particles convertible into lithium transition metal composite oxides and method for producing same Download PDF

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JP7610550B2 JP2022133229A JP2022133229A JP7610550B2 JP 7610550 B2 JP7610550 B2 JP 7610550B2 JP 2022133229 A JP2022133229 A JP 2022133229A JP 2022133229 A JP2022133229 A JP 2022133229A JP 7610550 B2 JP7610550 B2 JP 7610550B2
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Description

本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物に変換可能な粒子に関する。本発明はまた、当該粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to particles that can be converted into lithium transition metal composite oxides. The present invention also relates to a method for producing the particles.

近年、リチウムイオン二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車(BEV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。 In recent years, lithium-ion secondary batteries have been used effectively as portable power sources for personal computers, mobile terminals, etc., and as power sources for driving vehicles such as electric vehicles (BEVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs).

一般的なリチウムイオン二次電池には、リチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として用いられている。このリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法として、リチウムを含まず遷移金属を含有する水酸化物を前駆体として作製し、この前駆体をリチウム塩と混合して焼成する方法(例えば、特許文献1および2参照)、リチウムを含まず遷移金属を含有する炭酸塩を前駆体として作製し、この前駆体をリチウム塩と混合して焼成する方法(例えば、特許文献3および4参照)、およびリチウムを含まず遷移金属を含有する水酸化物とリチウム塩とを噴霧乾燥によって造粒し、この造粒粒子を焼成する方法(例えば、特許文献5参照)などが挙げられる。 In general lithium ion secondary batteries, lithium transition metal composite oxides are used as the positive electrode active material. Examples of methods for producing lithium transition metal composite oxides include a method of preparing a precursor hydroxide containing no lithium but a transition metal, mixing this precursor with a lithium salt, and firing the resulting mixture (see, for example, Patent Documents 1 and 2), a method of preparing a precursor carbonate containing no lithium but a transition metal, mixing this precursor with a lithium salt, and firing the resulting mixture (see, for example, Patent Documents 3 and 4), and a method of granulating a lithium-free hydroxide containing no lithium but a transition metal and a lithium salt by spray drying, and firing the resulting granulated particles (see, for example, Patent Document 5).

特開2021-153058号公報JP 2021-153058 A 特開2021-180191号公報JP 2021-180191 A 特開2019-21425号公報JP 2019-21425 A 特開2021-136096号公報JP 2021-136096 A 特開2018-129140号公報JP 2018-129140 A

しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、上記従来技術においては、得られたリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質としてリチウムイオン二次電池に用いた場合には、リチウムイオン二次電池の低抵抗化が不十分であるという課題があることを見出した。 However, as a result of intensive research by the present inventors, it was found that the above-mentioned conventional technology has a problem in that when the obtained lithium transition metal composite oxide is used as a positive electrode active material in a lithium ion secondary battery, the resistance of the lithium ion secondary battery is not sufficiently reduced.

そこで本発明は、リチウムイオン二次電池の初期抵抗を低減することができるリチウム遷移金属複合酸化物に、変換可能な粒子を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide particles that can be converted into lithium transition metal composite oxides that can reduce the initial resistance of lithium ion secondary batteries.

ここに開示される粒子は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子である。前記粒子は、一つの粒子内にリチウムと、遷移金属元素と、を含有する。前記粒子の平均粒子径は、2.0μm以上である。前記粒子の走査型電子顕微鏡による反射電子像を取得した場合に、前記粒子内に最も明るい領域として把握されるドメインの最大径が1μm未満である。 The particles disclosed herein are particles that are converted into a lithium transition metal composite oxide by sintering. The particles contain lithium and a transition metal element within each particle. The average particle diameter of the particles is 2.0 μm or more. When a backscattered electron image of the particles is obtained using a scanning electron microscope, the maximum diameter of the domain that is recognized as the brightest area within the particle is less than 1 μm.

ここに開示される粒子の製造方法は、リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、塩基性化合物と、が溶解した混合液を調製する工程と、
前記混合液から、リチウムと遷移金属とを含有する粒子を析出させる工程と、を備える。ここで、
(a)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の水酸化物、またはアルカリ土類金属の水酸化物であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が65以上110以下であるか、
(b)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が5.0以上8.5以下であるか、または
(c)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記粒子を析出させる工程において、前記混合液に、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上の水溶性有機溶媒を添加する。
The method for producing particles disclosed herein includes the steps of: preparing a mixed solution in which a water-soluble salt of lithium, a water-soluble salt of a transition metal, an ammonium ion donor, and a basic compound are dissolved;
and precipitating particles containing lithium and a transition metal from the mixed solution.
(a) the basic compound is a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 65 or more and 110 or less;
(b) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed liquid is 5.0 or more and 8.5 or less, or (c) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and in the step of precipitating the particles, a water-soluble organic solvent having a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more is added to the mixed liquid.

このような構成によれば、リチウムイオン二次電池の初期抵抗を低減することができるリチウム遷移金属複合酸化物に、変換可能な粒子を提供することができる。 This configuration makes it possible to provide particles that can be converted into lithium transition metal composite oxides that can reduce the initial resistance of lithium ion secondary batteries.

本発明の一実施形態に係る粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lithium ion secondary battery using a fired product of particles according to one embodiment of the present invention. 図1のリチウムイオン二次電池の捲回電極体の構成を示す模式分解図である。FIG. 2 is a schematic exploded view showing the configuration of a wound electrode body of the lithium ion secondary battery of FIG. 1 . 比較例2の粒子の反射電子像である。1 is a backscattered electron image of particles of Comparative Example 2. 実施例1の粒子の反射電子像である。1 is a backscattered electron image of the particles of Example 1.

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本明細書において言及していない事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Below, the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that matters not mentioned in this specification but necessary for implementing the present invention can be understood as design matters for a person skilled in the art based on the prior art in the relevant field. The present invention can be implemented based on the contents disclosed in this specification and the technical common sense in the relevant field. In addition, in the following drawings, components and parts that perform the same function are explained by using the same reference numerals. Also, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not reflect the actual dimensional relationships.

なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイスをいい、いわゆる蓄電池、および電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。 In this specification, the term "secondary battery" refers to an electricity storage device that can be repeatedly charged and discharged, and includes so-called storage batteries and electricity storage elements such as electric double-layer capacitors. In addition, in this specification, the term "lithium ion secondary battery" refers to a secondary battery that uses lithium ions as a charge carrier and realizes charging and discharging by the transfer of charge associated with lithium ions between the positive and negative electrodes.

本実施形態に係る粒子は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子である。当該粒子は、一つの粒子内にリチウムと、遷移金属元素と、を含有する。当該粒子の平均粒子径は、2.0μm以上である。当該粒子の走査型電子顕微鏡による反射電子像を取得した場合に、前記粒子内に最も明るい領域として把握されるドメインの最大径が1μm未満である。 The particles according to this embodiment are particles that are converted into a lithium transition metal composite oxide by sintering. Each particle contains lithium and a transition metal element. The average particle diameter of the particles is 2.0 μm or more. When a backscattered electron image of the particles is obtained using a scanning electron microscope, the maximum diameter of the domain that is recognized as the brightest area within the particle is less than 1 μm.

本実施形態に係る粒子は、焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換されることにより、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用することができる。したがって、本実施形態に係る粒子は、リチウムイオン二次電池の正極活物質の、リチウム含有前駆体粒子とも言える。本実施形態に係る粒子は、好ましくは、焼成によって層状岩塩型結晶構造のリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子である。 The particles according to this embodiment can be used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery by being converted into a lithium transition metal composite oxide by calcination. Therefore, the particles according to this embodiment can also be said to be lithium-containing precursor particles of the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery. The particles according to this embodiment are preferably particles that are converted into a lithium transition metal composite oxide with a layered rock salt crystal structure by calcination.

本実施形態に係る粒子は、典型的には、600℃以上1000℃以下のうちのいずれかの温度で1時間以上熱処理をした場合に、リチウム遷移金属複合酸化物に変換される化合物の粒子である。そのような化合物の例としては、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩等が挙げられる。本実施形態に係る粒子は、典型的には、水酸化物、または炭酸塩である。 The particles according to this embodiment are typically particles of a compound that is converted to a lithium transition metal composite oxide when heat-treated for at least one hour at a temperature between 600°C and 1000°C. Examples of such compounds include hydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, and oxalates. The particles according to this embodiment are typically hydroxides or carbonates.

本実施形態に係る粒子は、一つの粒子内にLiと遷移金属元素とを含有する。したがって、本実施形態に係る粒子は、Liを含有する粒子および遷移金属元素を含有する粒子の混合物とは異なる。なお、一つの粒子内にLiおよび遷移金属元素が含まれることは、公知方法(例えば、オージェ電子分光器を備える走査型電子顕微鏡によるオージェ電子分光(AES)分析など)により確認することができる。 The particles according to this embodiment contain Li and a transition metal element within each particle. Therefore, the particles according to this embodiment are different from a mixture of particles containing Li and particles containing a transition metal element. The inclusion of Li and a transition metal element within a single particle can be confirmed by a known method (e.g., Auger electron spectroscopy (AES) analysis using a scanning electron microscope equipped with an Auger electron spectrometer).

粒子に含有される遷移金属元素は、特に限定されず、その例としては、Zr、Mo、Co、Fe、Ni、Mn、Cu、Cr、V、Nb、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Ag、Ti、Nb、W等が挙げられる。本実施形態に係る粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池の諸特性の観点から、粒子に含有される遷移金属は、好ましくはNi、Co、およびMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有し、より好ましくは少なくともNi、Co、およびMnを含有する。 The transition metal element contained in the particles is not particularly limited, and examples thereof include Zr, Mo, Co, Fe, Ni, Mn, Cu, Cr, V, Nb, Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Ag, Ti, Nb, and W. From the viewpoint of the various characteristics of a lithium ion secondary battery using the fired product of the particles according to this embodiment, the transition metal contained in the particles preferably contains at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn, and more preferably contains at least Ni, Co, and Mn.

本実施形態に係る粒子は、通常、酸素を含有し、さらに炭素または水素を含有し得る。本実施形態に係る粒子は、上記のように典型的には、水酸化物または炭酸塩であり、本実施形態に係る粒子が水酸化物である場合には、酸素、および水素をさらに含有する。本実施形態に係る粒子が炭酸塩である場合には、酸素および炭素をさらに含有する。 The particles according to this embodiment typically contain oxygen, and may further contain carbon or hydrogen. As described above, the particles according to this embodiment are typically hydroxides or carbonates, and when the particles according to this embodiment are hydroxides, they further contain oxygen and hydrogen. When the particles according to this embodiment are carbonates, they further contain oxygen and carbon.

本実施形態に係る粒子は、Na、Mg、Ca、Al、Zn、Sn等の遷移金属以外の金属元素、B、Si、P等の半金属元素、S、F、Cl、Br、I等の非金属元素などをさらに含有していてもよい。 The particles according to this embodiment may further contain metal elements other than transition metals such as Na, Mg, Ca, Al, Zn, and Sn, metalloid elements such as B, Si, and P, and nonmetallic elements such as S, F, Cl, Br, and I.

本実施形態に係る粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池の初期抵抗が特に小さくなることから、本実施形態に係る粒子において、遷移金属元素に対するリチウムの原子比は、好ましくは0.75以上1.25以下であり、より好ましくは0.80以上1.20以下であり、さらに好ましくは1.05以上1.10以下である。 Since the initial resistance of a lithium ion secondary battery using the fired product of the particles according to this embodiment is particularly small, the atomic ratio of lithium to the transition metal element in the particles according to this embodiment is preferably 0.75 or more and 1.25 or less, more preferably 0.80 or more and 1.20 or less, and even more preferably 1.05 or more and 1.10 or less.

なお、本実施形態に係る粒子に含まれている元素の種類は、公知方法(例えば、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法など)により、確認することができる。また、遷移金属元素に対するリチウムの原子比も、公知方法(例えば、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法など)により、確認することができる。 The types of elements contained in the particles according to this embodiment can be confirmed by known methods (e.g., inductively coupled plasma (ICP) optical emission spectroscopy, etc.). The atomic ratio of lithium to transition metal elements can also be confirmed by known methods (e.g., inductively coupled plasma (ICP) optical emission spectroscopy, etc.).

本実施形態に係る粒子は、典型的には、一次粒子が凝集した二次粒子から構成されるが、一次粒子から構成されていてもよい。本実施形態に係る粒子の平均粒子径は、2.0μm以上であり、好ましくは3.0μm以上である。本実施形態に係る粒子の平均粒子径の上限は、特に限定されないが、例えば、25.0μm以下であり、好ましくは20.0μm以下である。なお、粒子の平均粒子径は、レーザ回折散乱法により体積基準での粒子の粒度分布を測定し、当該粒度分布おいて累積度数が体積百分率で50%となる粒子径(すなわち、メジアン径:D50)を求めることにより、得ることができる。 The particles according to this embodiment are typically composed of secondary particles formed by agglomeration of primary particles, but may be composed of primary particles. The average particle size of the particles according to this embodiment is 2.0 μm or more, and preferably 3.0 μm or more. The upper limit of the average particle size of the particles according to this embodiment is not particularly limited, but is, for example, 25.0 μm or less, and preferably 20.0 μm or less. The average particle size of the particles can be obtained by measuring the particle size distribution of the particles on a volume basis by a laser diffraction scattering method, and determining the particle size at which the cumulative frequency in the particle size distribution is 50% by volume (i.e., the median size: D50).

本実施形態に係る粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)による反射電子像を取得した場合に、当該粒子内に最も明るい領域(典型的には、白色の領域)として把握されるドメインの最大径が1μm未満である。 When a backscattered electron image of the particle according to this embodiment is obtained using a scanning electron microscope (SEM), the maximum diameter of the domain that is recognized as the brightest area (typically a white area) within the particle is less than 1 μm.

SEMによる反射電子像に関し、電子ビームが照射された試料からの反射電子の放出は、試料を構成する物質の平均原子番号に依存し、原子番号が大きいほど放出量が多くなる。そのため、反射電子像において、原子番号の小さな元素が多く含まれる部分は暗く見え、原子番号の大きな元素が多く含まれる部分は明るく見える。 In the case of backscattered electron images taken with an SEM, the emission of backscattered electrons from a sample irradiated with an electron beam depends on the average atomic number of the materials that make up the sample, with the amount of electrons emitted increasing as the atomic number increases. Therefore, in a backscattered electron image, areas that contain a large number of elements with small atomic numbers appear dark, and areas that contain a large number of elements with large atomic numbers appear bright.

Liと遷移金属元素とを含有する一つの粒子内において、Liの分布(言い換えると、分散状態)が不均一である場合には、遷移金属元素が集まって存在する領域が生成し、反射電子像では、粒子内に最も明るい領域を形成する。この領域を、本明細書では、「ドメイン」と称する。したがって、このドメインの大きさは、粒子内でのLiの分散状態と密接に関係する。 When the distribution of Li (in other words, the dispersion state) is non-uniform within a particle containing Li and a transition metal element, a region where the transition metal element is concentrated is generated, and in the backscattered electron image, this region forms the brightest region within the particle. In this specification, this region is referred to as a "domain." Therefore, the size of this domain is closely related to the dispersion state of Li within the particle.

本実施形態において、このドメインの最大径が1μm未満であることは、Liが粒子内で高度に分散していることを意味する。このような粒子を焼成してリチウム遷移金属複合酸化物を得、これをチウムイオン二次電池の正極活物質に用いた場合には、リチウムイオン二次電池の初期抵抗を低減することができる。この理由は次のように考えられる。このドメインの最大径が1μm未満の粒子、すなわち、Liが粒子内で高度に分散した粒子を焼成した場合には、Li含有ドメインと遷移金属含有ドメインとの反応が促進されて、Liと遷移金属元素の配列状態が改善された(具体的には、Li席占有率の高い)リチウム遷移金属複合酸化物を得ることができる。この改善されたLiと遷移金属元素の配列状態が、リチウムイオン二次電池の低抵抗化に寄与する。 In this embodiment, the maximum diameter of the domain being less than 1 μm means that Li is highly dispersed within the particle. When such particles are sintered to obtain a lithium transition metal composite oxide and used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, the initial resistance of the lithium ion secondary battery can be reduced. The reason for this is believed to be as follows. When particles with a maximum diameter of this domain being less than 1 μm, i.e., particles in which Li is highly dispersed within the particle, are sintered, the reaction between the Li-containing domain and the transition metal-containing domain is promoted, and a lithium transition metal composite oxide in which the arrangement of Li and the transition metal element is improved (specifically, the Li site occupancy rate is high) can be obtained. This improved arrangement of Li and the transition metal element contributes to lowering the resistance of the lithium ion secondary battery.

加えて、本実施形態に係る粒子は、Liと遷移金属元素とを含有している。したがって、従来一般的に採用されている正極活物質の製造方法においては、水酸化物または炭酸塩である正極活物質前駆体に、粉砕、乾燥等の前処理を施したLi塩を混合して焼成しているが、本実施形態に係る粒子を用いる場合には、Li塩を混合する必要がなく、簡便に正極活物質を製造することができる。すなわち、本実施形態に係る粒子によれば、正極活物質の生産性に優れる。 In addition, the particles according to this embodiment contain Li and a transition metal element. Therefore, in the conventional method for producing a positive electrode active material, a hydroxide or carbonate of a positive electrode active material precursor is mixed with a Li salt that has been pretreated by pulverization, drying, or the like, and then fired. However, when the particles according to this embodiment are used, there is no need to mix in a Li salt, and the positive electrode active material can be produced easily. In other words, the particles according to this embodiment have excellent productivity for the positive electrode active material.

本実施形態に係る粒子は、結晶質であっても非晶質であってもよく、非晶質であることが好ましい。本実施形態に係る粒子が非晶質である場合には、当該粒子の焼成物をリチウムイオン二次電池に使用した場合に、リチウムイオン二次電池を繰り返し充放電した際の抵抗上昇を抑制することができる。したがって、リチウムイオン二次電池の耐久性が高くなる。これは、粒子が非晶質であることによって、焼成時の遷移金属元素の再配列が容易となって、組成ムラの少ないリチウム遷移金属複合酸化物が得られるためと考えられる。なお、本実施形態に係る粒子を炭酸塩とする場合には、粒子を非晶質とすることができる。一方で、本実施形態に係る粒子を水酸化物とする場合には、粒子を結晶質とすることができる。 The particles according to this embodiment may be crystalline or amorphous, and are preferably amorphous. When the particles according to this embodiment are amorphous, when the fired product of the particles is used in a lithium ion secondary battery, the resistance increase during repeated charging and discharging of the lithium ion secondary battery can be suppressed. Therefore, the durability of the lithium ion secondary battery is increased. This is thought to be because the particles are amorphous, which facilitates rearrangement of the transition metal elements during firing, resulting in a lithium transition metal composite oxide with less compositional unevenness. When the particles according to this embodiment are carbonates, the particles can be amorphous. On the other hand, when the particles according to this embodiment are hydroxides, the particles can be crystalline.

粒子の結晶性については、粒子に対してX線回折法(XRD)による測定を行い、X線回折スペクトルにおいて金属水酸化物由来のR3m相の(003)面のピークを観察することで確認することができる。粒子が結晶質である場合には、R3m相の(003)面にシャープなピークが見られる。粒子が非晶質である場合には、X線回折スペクトルにおいて、ピークがブロードなハローパターンとなる。 The crystallinity of the particles can be confirmed by measuring the particles using X-ray diffraction (XRD) and observing the peak of the (003) plane of the R3m phase derived from the metal hydroxide in the X-ray diffraction spectrum. If the particles are crystalline, a sharp peak is observed in the (003) plane of the R3m phase. If the particles are amorphous, the peaks form a broad halo pattern in the X-ray diffraction spectrum.

次に、本実施形態に係る粒子の製造方法について説明する。本実施形態に係る粒子の製造方法は、共沈法を利用するものであり、以下の三つの方法(a)~(c)に分けられる。 Next, the method for producing particles according to this embodiment will be described. The method for producing particles according to this embodiment uses a coprecipitation method, and can be divided into the following three methods (a) to (c).

すなわち、当該製造方法は、リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、塩基性化合物と、が溶解した混合液を調製する工程(以下、「混合液調製工程S1」ともいう)と、当該混合液から、リチウムと遷移金属とを含有する粒子を析出させる工程(以下、「析出工程S2」ともいう)と、を備える。ここで、方法(a)として、当該塩基性化合物が、アルカリ金属の水酸化物、またはアルカリ土類金属の水酸化物であり、かつ当該混合液における、遷移金属に対するリチウムのモル比が65以上105以下である。方法(b)として、当該塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ当該混合液における、遷移金属に対するリチウムのモル比が5.0以上8.5以下である。方法(c)として、当該塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ析出工程A2において、前記混合液に、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上の水溶性有機溶媒を添加する。まず、混合液調製工程S1について説明する。 That is, the manufacturing method includes a step of preparing a mixed solution in which a water-soluble salt of lithium, a water-soluble salt of a transition metal, an ammonium ion donor, and a basic compound are dissolved (hereinafter also referred to as a "mixed solution preparation step S1"), and a step of precipitating particles containing lithium and a transition metal from the mixed solution (hereinafter also referred to as a "precipitation step S2"). Here, in method (a), the basic compound is an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 65 to 105. In method (b), the basic compound is an alkali metal carbonate or an alkaline earth metal carbonate, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 5.0 to 8.5. In method (c), the basic compound is an alkali metal carbonate or an alkaline earth metal carbonate, and in the precipitation step A2, a water-soluble organic solvent having a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more is added to the mixed solution. First, the mixed solution preparation step S1 will be described.

Li源として、リチウムの水溶性塩が用いられる。リチウムの水溶性塩の例としては、硫酸リチウム、硝酸リチウム、ハロゲン化リチウム(例、塩化リチウムなど)等が挙げられる。リチウムの水溶性塩は水和物であってもよい。なかでも、資源由来のものを使用可能であることから、硫酸リチウムおよび塩化リチウムが好ましく、硫酸リチウムがより好ましい。 As the Li source, a water-soluble salt of lithium is used. Examples of water-soluble salts of lithium include lithium sulfate, lithium nitrate, and lithium halides (e.g., lithium chloride). The water-soluble salt of lithium may be a hydrate. Among these, lithium sulfate and lithium chloride are preferred, since they can be derived from resources, and lithium sulfate is more preferred.

遷移金属源として、遷移金属の水溶性塩が用いられる。遷移金属の水溶性塩としては、遷移金属の、硫酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩等が挙げられ、なかでも遷移金属の硫酸塩が好ましい。遷移金属の水溶性塩は水和物であってもよい。 As the transition metal source, a water-soluble salt of a transition metal is used. Examples of the water-soluble salt of a transition metal include sulfates, nitrates, and oxalates of the transition metal, and among these, sulfates of the transition metal are preferred. The water-soluble salt of a transition metal may be a hydrate.

アンモニウムイオン供与体の例としては、水酸化アンモニウム(NHOH)、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、ハロゲン化アンモニウム、アンモニア水などが挙げられ、なかでも、水酸化アンモニウムが好ましい。 Examples of the ammonium ion donor include ammonium hydroxide (NH 4 OH), ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium halides, and aqueous ammonia. Among these, ammonium hydroxide is preferred.

方法(a)においては、塩基性化合物には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物が用いられる。これにより、得られる粒子は、結晶質の水酸化物粒子となる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、なかでも、水酸化ナトリウムが好ましい。 In method (a), a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal is used as the basic compound. This results in crystalline hydroxide particles. Examples of hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, etc., and among these, sodium hydroxide is preferred.

方法(b)および(c)においては、塩基性化合物には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩が用いられる。これにより、得られる粒子は、非晶質の炭酸塩となる。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩の例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等が挙げられ、なかでも、炭酸ナトリウムが好ましい。 In methods (b) and (c), an alkali metal or alkaline earth metal carbonate is used as the basic compound. This results in amorphous carbonate particles. Examples of alkali metal or alkaline earth metal carbonate include sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, etc., and among these, sodium carbonate is preferred.

水としては、不純物の混入を防止する観点から、イオン交換水、蒸留水、限外濾過水、逆浸透水等を好適に用いることができる。 As water, ion-exchanged water, distilled water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, etc. can be preferably used to prevent the inclusion of impurities.

混合液調製工程S1においては、例えば、これらの原料を容器中で混合する。容器には、公知の共沈法で使用される容器、反応器等を用いてよい。リチウムの水溶性塩、遷移金属の水溶性塩、水酸化アンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、および水の添加順には特に制限はない。リチウムの水溶性塩、遷移金属の水溶性塩、水酸化アンモニウム、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物はそれぞれ、固体の形態で容器に加えてもよいし、水溶液の形態で容器に加えてもよい。 In the mixed solution preparation step S1, for example, these raw materials are mixed in a container. The container may be a container, a reactor, or the like used in a known coprecipitation method. There is no particular restriction on the order in which the water-soluble salt of lithium, the water-soluble salt of a transition metal, ammonium hydroxide, the hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, and water are added. The water-soluble salt of lithium, the water-soluble salt of a transition metal, ammonium hydroxide, and the hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal may each be added to the container in the form of a solid or in the form of an aqueous solution.

混合液中における、遷移金属に対するリチウムのモル比(Li/遷移金属)が、小さ過ぎると、得られる粒子に含まれるLi量が少なすぎて、得られる粒子において、正極活物質に適したLi/遷移金属のモル比が得られなくなる。一方、混合液中における、遷移金属に対するリチウムのモル比(Li/遷移金属)が、多き過ぎると、沈殿する粒子に析出したリチウム塩の粒子が混入する。なお、遷移金属に対するリチウムのモル比は、遷移金属のモル濃度に対するリチウムのモル濃度比と一致する。 If the molar ratio of lithium to transition metal (Li/transition metal) in the mixed solution is too small, the amount of Li contained in the resulting particles will be too small, and the resulting particles will not have a Li/transition metal molar ratio suitable for a positive electrode active material. On the other hand, if the molar ratio of lithium to transition metal (Li/transition metal) in the mixed solution is too high, the precipitated particles will be contaminated with precipitated lithium salt particles. The molar ratio of lithium to transition metal is equal to the molar concentration ratio of lithium to the molar concentration of the transition metal.

方法(a)においては、Liを大過剰に使用する。したがって、上記モル比(Li/遷移金属)は、65以上105以下である。本実施形態に係る粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池のさらなる低抵抗化の観点から、上記モル比(Li/遷移金属)は、好ましくは80以上100以下であり、より好ましくは85以上95以下である。 In method (a), Li is used in large excess. Therefore, the molar ratio (Li/transition metal) is 65 or more and 105 or less. From the viewpoint of further reducing the resistance of a lithium ion secondary battery using the fired product of the particles according to this embodiment, the molar ratio (Li/transition metal) is preferably 80 or more and 100 or less, and more preferably 85 or more and 95 or less.

方法(b)においては、Liを過剰に使用する。上記モル比(Li/遷移金属)は、5.0以上8.5以下である。本実施形態に係る粒子の焼成物を用いたリチウムイオン二次電池のさらなる低抵抗化の観点から、上記モル比(Li/遷移金属)は、好ましくは6.0以上8.0以下であり、より好ましくは6.5以上7.5以下である。 In method (b), Li is used in excess. The molar ratio (Li/transition metal) is 5.0 or more and 8.5 or less. From the viewpoint of further reducing the resistance of a lithium ion secondary battery using the fired product of the particles according to this embodiment, the molar ratio (Li/transition metal) is preferably 6.0 or more and 8.0 or less, and more preferably 6.5 or more and 7.5 or less.

方法(c)では、析出工程S2において、水溶性有機溶媒を使用する。これにより、方法(b)よりもリチウムの水溶性塩の使用量を減らすことができる。よって、方法(c)では、上記モル比(Li/遷移金属)は、上記方法(b)より少なくてよく、水溶性有機溶媒の種類と量によって適宜設定される。上記モル比(Li/遷移金属)は、例えば、2.0以上7.5以下であり、好ましくは3.0以上6.0以下である。 In method (c), a water-soluble organic solvent is used in the precipitation step S2. This allows the amount of water-soluble lithium salt used to be reduced compared to method (b). Therefore, in method (c), the molar ratio (Li/transition metal) may be smaller than that in method (b) and is set appropriately depending on the type and amount of the water-soluble organic solvent. The molar ratio (Li/transition metal) is, for example, 2.0 or more and 7.5 or less, and preferably 3.0 or more and 6.0 or less.

混合液中の遷移金属の濃度は、特に限定されない。方法(a)においては、例えば、0.070モル/L以上0.12モル/L以下である。方法(b)および方法(c)においては、例えば、0.70モル/L以上1.2モル/L以下である。混合液中のリチウムの水溶性塩の濃度については、この混合液中の遷移金属の濃度と上記モル比(Li/遷移金属)より決定してよい。 The concentration of the transition metal in the mixed solution is not particularly limited. In method (a), the concentration is, for example, 0.070 mol/L or more and 0.12 mol/L or less. In methods (b) and (c), the concentration is, for example, 0.70 mol/L or more and 1.2 mol/L or less. The concentration of the water-soluble salt of lithium in the mixed solution may be determined from the concentration of the transition metal in the mixed solution and the above molar ratio (Li/transition metal).

アンモニウムイオン供与体から供与されるアンモニウムイオンは、遷移金属と錯体を形成する。アンモニウムイオン供与体の濃度としては、遷移金属に対するアンモニウムイオンのモル比(NH /遷移金属)が0.5程度(例えば、0.1以上1以下)となる濃度が好ましい。 The ammonium ion donated from the ammonium ion donor forms a complex with the transition metal. The concentration of the ammonium ion donor is preferably such that the molar ratio of ammonium ion to the transition metal (NH 4 + /transition metal) is about 0.5 (e.g., 0.1 to 1).

塩基性化合物の濃度は、好ましくは1.0モル/L以上10.0モル/L以下であり、より好ましくは3.0モル/L以上7.0モル/L以下である。 The concentration of the basic compound is preferably 1.0 mol/L or more and 10.0 mol/L or less, and more preferably 3.0 mol/L or more and 7.0 mol/L or less.

次に析出工程S2について説明する。析出工程S2は、混合液を、晶析反応させることで、行うことができる。例えば、混合液を、所定時間撹拌することで行うことができる。撹拌によって、晶析反応を促進することができる。 Next, the precipitation step S2 will be described. The precipitation step S2 can be carried out by subjecting the mixed liquid to a crystallization reaction. For example, the precipitation step S2 can be carried out by stirring the mixed liquid for a predetermined period of time. Stirring can promote the crystallization reaction.

方法(c)においては、当該析出工程S2において、混合液に、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上の水溶性有機溶媒を添加する。一方で、方法(a)および(b)においては、基本的に、この水溶性有機溶媒を添加しない。方法(a)および(b)においては、通常、工程S1で調製した混合液が、そのまま析出工程S2に供される。 In method (c), a water-soluble organic solvent having a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more is added to the mixed solution in the precipitation step S2. On the other hand, in methods (a) and (b), this water-soluble organic solvent is not basically added. In methods (a) and (b), the mixed solution prepared in step S1 is usually directly subjected to the precipitation step S2.

方法(c)では、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上である水溶性有機溶媒を添加することによって、得られた粒子の焼成物(すなわち、リチウム遷移金属複合酸化物)をリチウムイオン二次電池に用いた場合に、リチウムイオン二次電池の初期抵抗を大きく低減することができる。これは、当該水溶性有機溶媒によって、Liの核生成が促進され、Liを含有するドメインのサイズを小さくできるためであると考えられる。 In method (c), by adding a water-soluble organic solvent with a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more, when the calcined product of the obtained particles (i.e., lithium transition metal composite oxide) is used in a lithium ion secondary battery, the initial resistance of the lithium ion secondary battery can be significantly reduced. This is thought to be because the water-soluble organic solvent promotes the nucleation of Li, making it possible to reduce the size of the domains containing Li.

当該水溶性有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサンなどが挙げられる。なかでも、メタノール、エタノール、またはテトラヒドロフランが好ましく、エタノールがより好ましい。なお、溶解度パラメータδおよびP’の値については、ハンドブック等を参考にすることができる。 Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and dioxane. Among these, methanol, ethanol, and tetrahydrofuran are preferred, and ethanol is more preferred. The values of the solubility parameters δ and P' can be found in handbooks and the like.

当該水溶性有機溶媒の添加量は、特に限定されない。当該水溶性有機溶媒は、混合液において、好ましくは1モル/L以上50モル/L以下、より好ましくは5モル/L以上40モル/L以下、さらに好ましくは10モル/L以上30モル/L以下の濃度になるように添加する。 The amount of the water-soluble organic solvent added is not particularly limited. The water-soluble organic solvent is added so that the concentration in the mixed solution is preferably 1 mol/L or more and 50 mol/L or less, more preferably 5 mol/L or more and 40 mol/L or less, and even more preferably 10 mol/L or more and 30 mol/L or less.

水溶性有機溶媒の混合液への添加時期は特に限定されず、晶析反応前、晶析反応中、または晶析反応後のいずれであってもよい。水溶性有機溶媒は、遷移金属成分の核生成も促進する。よって、Li成分のみの核形成を促進する観点から、水溶性有機溶媒の添加時期は好ましくは、晶析反応後である。水溶性有機溶媒の混合液の添加後は、好ましくは10分以上5時間以下(特に30分以上3時間以下)、Li成分を析出させることが好ましい。 The timing of adding the water-soluble organic solvent to the mixture is not particularly limited, and may be before, during, or after the crystallization reaction. The water-soluble organic solvent also promotes nucleation of the transition metal component. Therefore, from the viewpoint of promoting nucleation of only the Li component, the water-soluble organic solvent is preferably added after the crystallization reaction. After the addition of the water-soluble organic solvent mixture, it is preferable to precipitate the Li component for preferably 10 minutes or more and 5 hours or less (particularly 30 minutes or more and 3 hours or less).

反応温度は特に限定されない。使用する原料の溶解度等の観点から、10℃以上が好ましく、25℃以上が好ましい。一方、NHの揮発の抑制等の観点から、50℃以下が好ましく、35℃以下が好ましい。反応時間は、混合液中の遷移金属の濃度、反応温度等に応じて適宜決定してよい。反応時間は、好ましくは0.5時間以上72時間以下であり、より好ましくは1時間以上24時間以下である。 The reaction temperature is not particularly limited. From the viewpoint of the solubility of the raw materials used, it is preferably 10°C or higher, and more preferably 25°C or higher. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the volatilization of NH3 , it is preferably 50°C or lower, and more preferably 35°C or lower. The reaction time may be appropriately determined depending on the concentration of the transition metal in the mixed liquid, the reaction temperature, and the like. The reaction time is preferably 0.5 hours or more and 72 hours or less, and more preferably 1 hour or more and 24 hours or less.

析出工程S2は、大気雰囲気下で行ってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。 The deposition process S2 may be carried out in air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.

析出工程S2を行うことで、本実施形態に係る粒子を沈殿物として得ることができる。沈殿物は、公知方法に従い、回収することができる。例えば、沈殿物を、濾過等の固液分離法によって回収し、水等によって洗浄後、乾燥することで、本実施形態に係る粒子を得ることができる。 By carrying out the precipitation step S2, the particles according to this embodiment can be obtained as a precipitate. The precipitate can be collected according to a known method. For example, the precipitate can be collected by a solid-liquid separation method such as filtration, washed with water, etc., and then dried to obtain the particles according to this embodiment.

本実施形態に係る粒子は、焼成によりリチウム遷移金属複合酸化物に変換することができる。このリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として好適に用いることができる。 The particles according to this embodiment can be converted into a lithium transition metal composite oxide by firing. This lithium transition metal composite oxide can be suitably used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries.

焼成は、公知の焼成炉を用いて、例えば、600℃以上1000℃以下の温度で、1時間以上(例えば1時間以上48時間以下、好ましくは5時間以上24時間以下)熱処理することにより、行うことができる。 The firing can be carried out in a known firing furnace, for example, by heat treatment at a temperature of 600°C or higher and 1000°C or lower for 1 hour or longer (e.g., 1 hour or higher and 48 hours or lower, preferably 5 hours or higher and 24 hours or lower).

得られる酸化物の結晶性を高める観点から、焼成は酸素含有雰囲気下で行うことが好ましい。酸素含有雰囲気は、例えば、大気雰囲気、酸素を含有するガス雰囲気などである。雰囲気の酸素濃度は10体積%以上100体積%以下が好ましく、18体積%以上100体積%以下がより好ましい。 From the viewpoint of increasing the crystallinity of the resulting oxide, it is preferable to perform the calcination in an oxygen-containing atmosphere. The oxygen-containing atmosphere is, for example, an air atmosphere or a gas atmosphere containing oxygen. The oxygen concentration of the atmosphere is preferably 10% by volume or more and 100% by volume or less, and more preferably 18% by volume or more and 100% by volume or less.

焼成によって得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いてリチウムイオン二次電池を構築した場合には、当該リチウムイオン二次電池は、初期抵抗が小さいものとなり、よって、出力特性に優れたものとなる。以下、リチウムイオン二次電池の具体的な構成例を、図面を参照しながら説明する。 When a lithium ion secondary battery is constructed using the lithium transition metal composite oxide obtained by firing, the lithium ion secondary battery has a small initial resistance and therefore has excellent output characteristics. Below, a specific configuration example of a lithium ion secondary battery will be described with reference to the drawings.

図1に示すリチウムイオン二次電池100は、扁平形状の捲回電極体20と非水電解質(図示せず)とが扁平な角形の電池ケース(即ち外装容器)30に収容されることにより構築される密閉型電池である。電池ケース30には、外部接続用の正極端子42および負極端子44と、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36とが設けられている。正負極端子42,44はそれぞれ正負極集電板42a,44aと電気的に接続されている。電池ケース30の材質には、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。 The lithium-ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 is a sealed battery constructed by housing a flat wound electrode body 20 and a non-aqueous electrolyte (not shown) in a flat rectangular battery case (i.e., an outer container) 30. The battery case 30 is provided with a positive terminal 42 and a negative terminal 44 for external connection, and a thin-walled safety valve 36 that is set to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises to a predetermined level or higher. The positive and negative terminals 42, 44 are electrically connected to the positive and negative current collector plates 42a, 44a, respectively. The material of the battery case 30 is, for example, a lightweight metal material with good thermal conductivity, such as aluminum.

捲回電極体20は、図1および図2に示すように、正極シート50と、負極シート60とが、2枚の長尺状のセパレータシート70を介して重ね合わされて長手方向に捲回された形態を有する。正極シート50は、長尺状の正極集電体52の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って正極活物質層54が形成された構成を有する。負極シート60は、長尺状の負極集電体62の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って負極活物質層64が形成されている構成を有する。正極活物質層非形成部分52a(すなわち、正極活物質層54が形成されずに正極集電体52が露出した部分)および負極活物質層非形成部分62a(すなわち、負極活物質層64が形成されずに負極集電体62が露出した部分)は、捲回電極体20の捲回軸方向(すなわち、上記長手方向に直交するシート幅方向)の両端から外方にはみ出すように形成されている。正極活物質層非形成部分52aおよび負極活物質層非形成部分62aには、それぞれ正極集電板42aおよび負極集電板44aが接合されている。 As shown in Figures 1 and 2, the wound electrode body 20 has a configuration in which a positive electrode sheet 50 and a negative electrode sheet 60 are stacked with two long separator sheets 70 interposed therebetween and wound in the longitudinal direction. The positive electrode sheet 50 has a configuration in which a positive electrode active material layer 54 is formed along the longitudinal direction on one or both sides (both sides here) of a long positive electrode collector 52. The negative electrode sheet 60 has a configuration in which a negative electrode active material layer 64 is formed along the longitudinal direction on one or both sides (both sides here) of a long negative electrode collector 62. The positive electrode active material layer non-forming portion 52a (i.e., the portion where the positive electrode active material layer 54 is not formed and the positive electrode current collector 52 is exposed) and the negative electrode active material layer non-forming portion 62a (i.e., the portion where the negative electrode active material layer 64 is not formed and the negative electrode current collector 62 is exposed) are formed so as to protrude outward from both ends of the winding axis direction (i.e., the sheet width direction perpendicular to the longitudinal direction) of the wound electrode body 20. The positive electrode active material layer non-forming portion 52a and the negative electrode active material layer non-forming portion 62a are respectively joined to the positive electrode current collector 42a and the negative electrode current collector 44a.

正極シート50を構成する正極集電体52としては、例えばアルミニウム箔等が挙げられる。正極活物質層54は、正極活物質として、上述の本実施形態に係る粒子の焼成物であるリチウム遷移金属複合酸化物を少なくとも含む。また正極活物質層54は、導電材、バインダ等をさらに含み得る。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等のカーボンブラックやその他(グラファイト等)の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を使用し得る。 The positive electrode current collector 52 constituting the positive electrode sheet 50 may be, for example, aluminum foil. The positive electrode active material layer 54 contains at least a lithium transition metal composite oxide, which is a sintered product of the particles according to the present embodiment, as a positive electrode active material. The positive electrode active material layer 54 may further contain a conductive material, a binder, and the like. As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black (AB) or other carbon materials (such as graphite) may be suitably used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) may be used.

負極シート60を構成する負極集電体62としては、例えば銅箔等が挙げられる。負極活物質層64は、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。負極活物質層64は、バインダ、増粘剤等をさらに含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等を使用し得る。 The negative electrode current collector 62 constituting the negative electrode sheet 60 may be, for example, copper foil. The negative electrode active material layer 64 includes a negative electrode active material. As the negative electrode active material, for example, a carbon material such as graphite, hard carbon, or soft carbon may be used. The negative electrode active material layer 64 may further include a binder, a thickener, etc. As the binder, for example, styrene butadiene rubber (SBR) may be used. As the thickener, for example, carboxymethyl cellulose (CMC) may be used.

セパレータ70としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様の各種多孔質シートを用いることができ、その例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等の樹脂から成る多孔質樹脂シートが挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。セパレータ70は、耐熱層(HRL)を備えていてもよい。 As the separator 70, various porous sheets similar to those conventionally used in lithium ion secondary batteries can be used, and examples thereof include porous resin sheets made of resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Such porous resin sheets may have a single layer structure or a multi-layer structure of two or more layers (for example, a three-layer structure in which PP layers are laminated on both sides of a PE layer). The separator 70 may also have a heat-resistant layer (HRL).

非水電解質は従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用可能であり、典型的には有機溶媒(非水溶媒)中に、支持塩を含有させたものを用いることができる。非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。なかでも、正極材料による低温抵抗の低減効果が特に高くなることから、カーボネート類が好ましい。カーボネート類の例としては、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート(F-DMC)、トリフルオロジメチルカーボネート(TFDMC)等が挙げられる。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のリチウム塩を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、0.7mol/L以上1.3mol/L以下が好ましい。 The non-aqueous electrolyte can be the same as that used in conventional lithium ion secondary batteries, and typically, a supporting salt can be contained in an organic solvent (nonaqueous solvent). As the non-aqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, and ethers can be used. Among them, carbonates are preferred because they have a particularly high effect of reducing low-temperature resistance due to the positive electrode material. Examples of carbonates include ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), monofluoroethylene carbonate (MFEC), difluoroethylene carbonate (DFEC), monofluoromethyl difluoromethyl carbonate (F-DMC), and trifluorodimethyl carbonate (TFDMC). Such non-aqueous solvents can be used alone or in appropriate combination of two or more. As the supporting salt, for example, lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) can be suitably used. The concentration of the supporting salt is preferably 0.7 mol/L or more and 1.3 mol/L or less.

なお、上記非水電解質は、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した非水溶媒および支持塩以外の成分、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含み得る。 The nonaqueous electrolyte may contain various additives such as gas generating agents, film forming agents, dispersants, thickeners, etc., other than the nonaqueous solvent and supporting salt described above, so long as the effects of the present invention are not significantly impaired.

リチウムイオン二次電池100は、初期抵抗が小さく、出力特性に優れるという利点を有する。リチウムイオン二次電池100は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車(BEV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。また、リチウムイオン二次電池100は、小型電力貯蔵装置等の蓄電池として使用することができる。リチウムイオン二次電池100は、典型的には複数個を直列および/または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。 The lithium ion secondary battery 100 has the advantages of low initial resistance and excellent output characteristics. The lithium ion secondary battery 100 can be used for various applications. Suitable applications include a driving power source mounted on vehicles such as electric vehicles (BEVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs). The lithium ion secondary battery 100 can also be used as a storage battery for small power storage devices and the like. The lithium ion secondary battery 100 can also be used in the form of a battery pack, typically consisting of multiple batteries connected in series and/or parallel.

以上、例として扁平形状の捲回電極体を備える角型のリチウムイオン二次電池について説明した。しかしながら、本実施形態に係る粒子の焼成物であるリチウム遷移金属複合酸化物は、公知方法に従い、他の種類のリチウムイオン二次電池にも使用可能である。例えば、本実施形態に係る粒子の焼成物であるリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、積層型電極体(すなわち、複数の正極と、複数の負極とが交互に積層された電極体)を備えるリチウムイオン二次電池を構築することもできる。また、本実施形態に係る粒子の焼成物であるリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、円筒型リチウムイオン二次電池、コイン型リチウムイオン二次電池、ラミネート型リチウムイオン二次電池等を構築することもできる。さらに、電解質を固体電解質とした全固体二次電池を構築することもできる。 Above, a square lithium ion secondary battery having a flat wound electrode body has been described as an example. However, the lithium transition metal composite oxide, which is a sintered product of the particles according to this embodiment, can also be used in other types of lithium ion secondary batteries according to a known method. For example, a lithium ion secondary battery having a stacked electrode body (i.e., an electrode body in which multiple positive electrodes and multiple negative electrodes are alternately stacked) can be constructed using the lithium transition metal composite oxide, which is a sintered product of the particles according to this embodiment. In addition, a cylindrical lithium ion secondary battery, a coin-type lithium ion secondary battery, a laminated lithium ion secondary battery, etc. can also be constructed using the lithium transition metal composite oxide, which is a sintered product of the particles according to this embodiment. Furthermore, an all-solid-state secondary battery using a solid electrolyte can also be constructed.

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。 The following describes examples of the present invention, but is not intended to limit the present invention to those examples.

<粒子の作製>
〔実施例1〕
容器中に、硫酸リチウム一水和物(LiSO・HO)、遷移金属硫酸塩の水和物、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化アンモニウム(NHOH)、およびイオン交換水を、硫酸リチウムの濃度が3.7mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.083mol/L、NaOHの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.042mol/Lとなるように混合した。なお、各実施例および各比較例において、遷移金属硫酸塩の水和物としては、硫酸ニッケル六水和物、硫酸コバルト七水和物、硫酸マンガン五水和物を、Ni:Co:Mn=1:1:1のモル比で含有する混合物を用いた。
<Preparation of particles>
Example 1
In a container, lithium sulfate monohydrate (Li2SO4.H2O ) , a hydrate of a transition metal sulfate, sodium hydroxide (NaOH), ammonium hydroxide ( NH4OH ), and ion-exchanged water were mixed so that the concentration of lithium sulfate was 3.7 mol/L, the concentration of the transition metal sulfate was 0.083 mol/L, the concentration of NaOH was 5.1 mol/L, and the concentration of NH4OH was 0.042 mol/L. In each of the examples and comparative examples, a mixture containing nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate heptahydrate, and manganese sulfate pentahydrate in a molar ratio of Ni:Co:Mn=1:1:1 was used as the hydrate of the transition metal sulfate.

5時間、晶析反応を行い、濾過により沈殿物を回収した。漏斗上で沈殿物をイオン交換水で洗浄後、さらに水に浸漬して洗浄した。再度濾過によって沈殿物を回収し、沈殿物を乾燥した。これにより、実施例1の粒子を得た。 The crystallization reaction was carried out for 5 hours, and the precipitate was collected by filtration. The precipitate was washed with ion-exchanged water on the funnel, and then further washed by immersion in water. The precipitate was again collected by filtration, and the precipitate was dried. In this way, the particles of Example 1 were obtained.

〔実施例2〕
上記の混合を、硫酸リチウムの濃度が3.7mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.080mol/L、NaOHの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.040mol/Lとなるように行った以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例2の粒子を得た。
Example 2
The particles of Example 2 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the above mixing was performed so that the concentration of lithium sulfate was 3.7 mol/L, the concentration of transition metal sulfate was 0.080 mol/L, the concentration of NaOH was 5.1 mol/L, and the concentration of NH 4 OH was 0.040 mol/L.

〔実施例3〕
上記の混合を、硫酸リチウムの濃度が3.7mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.11mol/L、NaOHの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.055mol/Lとなるように行った以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例3の粒子を得た。
Example 3
The particles of Example 3 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the above mixing was performed so that the concentration of lithium sulfate was 3.7 mol/L, the concentration of transition metal sulfate was 0.11 mol/L, the concentration of NaOH was 5.1 mol/L, and the concentration of NH 4 OH was 0.055 mol/L.

〔実施例4〕
上記の混合を、硫酸リチウムの濃度が3.8mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.074mol/L、NaOHの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.037mol/Lとなるように行った以外は、実施例1と同様の方法によって、実施例4の粒子を得た。
Example 4
The particles of Example 4 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the above mixing was performed so that the concentration of lithium sulfate was 3.8 mol/L, the concentration of transition metal sulfate was 0.074 mol/L, the concentration of NaOH was 5.1 mol/L, and the concentration of NH 4 OH was 0.037 mol/L.

〔実施例5〕
容器中に、硫酸リチウム一水和物(LiSO・HO)、遷移金属硫酸塩の水和物、炭酸ナトリウム(NaCO)、水酸化アンモニウム(NHOH)、およびイオン交換水を、硫酸リチウムの濃度が3.0mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.85mol/L、NaCOの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.43mol/Lとなるように混合した。
Example 5
In a container, lithium sulfate monohydrate (Li2SO4.H2O ) , a hydrate of a transition metal sulfate, sodium carbonate ( Na2CO3 ), ammonium hydroxide ( NH4OH ), and ion-exchanged water were mixed so that the concentration of lithium sulfate was 3.0 mol/L, the concentration of the transition metal sulfate was 0.85 mol/L, the concentration of Na2CO3 was 5.1 mol /L, and the concentration of NH4OH was 0.43 mol/L.

5時間、晶析反応を行い、濾過により沈殿物を回収した。漏斗上で沈殿物をイオン交換水で洗浄後、さらに水に浸漬して洗浄した。再度濾過によって沈殿物を回収し、沈殿物を乾燥した。これにより、実施例5の粒子を得た。 The crystallization reaction was carried out for 5 hours, and the precipitate was collected by filtration. The precipitate was washed with ion-exchanged water on the funnel, and then further washed by immersion in water. The precipitate was again collected by filtration, and the precipitate was dried. This resulted in the particles of Example 5.

〔実施例6〕
容器中に、硫酸リチウム一水和物(LiSO・HO)、遷移金属硫酸塩の水和物、炭酸ナトリウム(NaCO)、水酸化アンモニウム(NHOH)、およびイオン交換水を、硫酸リチウムの濃度が2.4mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が1.4mol/L、NaCOの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.7mol/Lとなるように混合した。
Example 6
Lithium sulfate monohydrate (Li2SO4.H2O ) , a hydrate of a transition metal sulfate, sodium carbonate ( Na2CO3 ), ammonium hydroxide ( NH4OH ), and ion-exchanged water were mixed in a container so that the concentration of lithium sulfate was 2.4 mol/L, the concentration of transition metal sulfate was 1.4 mol / L, the concentration of Na2CO3 was 5.1 mol/ L , and the concentration of NH4OH was 0.7 mol/L.

5時間、晶析反応を行い、エタノールを20mol/Lの濃度となるように添加した。その後、濾過により沈殿物を回収した。漏斗上で沈殿物をイオン交換水で洗浄後、さらに水に浸漬して洗浄した。再度濾過によって沈殿物を回収し、沈殿物を乾燥した。これにより、実施例6の粒子を得た。 The crystallization reaction was carried out for 5 hours, and ethanol was added to a concentration of 20 mol/L. The precipitate was then collected by filtration. The precipitate was washed with ion-exchanged water on the funnel, and then further washed by immersion in water. The precipitate was again collected by filtration, and the precipitate was dried. This resulted in the particles of Example 6.

〔実施例7〕
容器中に、硫酸リチウム一水和物(LiSO・HO)、遷移金属硫酸塩の水和物、炭酸ナトリウム(NaCO)、水酸化アンモニウム(NHOH)、およびイオン交換水を、硫酸リチウムの濃度が2.9mol/L、遷移金属硫酸塩の濃度が0.9mol/L、NaCOの濃度が5.1mol/L、NHOHの濃度が0.45mol/Lとなるように混合した。
Example 7
Lithium sulfate monohydrate (Li2SO4.H2O ) , a hydrate of a transition metal sulfate , sodium carbonate ( Na2CO3 ), ammonium hydroxide ( NH4OH ), and ion-exchanged water were mixed in a container so that the concentration of lithium sulfate was 2.9 mol/L, the concentration of transition metal sulfate was 0.9 mol/L, the concentration of Na2CO3 was 5.1 mol/ L , and the concentration of NH4OH was 0.45 mol/L.

5時間、晶析反応を行い、テトラヒドロフラン(THF)を13mol/Lの濃度となるように添加した。その後、濾過により沈殿物を回収した。漏斗上で沈殿物をイオン交換水で洗浄後、さらに水に浸漬して洗浄した。再度濾過によって沈殿物を回収し、沈殿物を乾燥した。これにより、実施例7の粒子を得た。 The crystallization reaction was carried out for 5 hours, and tetrahydrofuran (THF) was added to a concentration of 13 mol/L. The precipitate was then collected by filtration. The precipitate was washed with ion-exchanged water on the funnel, and then further washed by immersion in water. The precipitate was again collected by filtration, and the precipitate was dried. In this way, the particles of Example 7 were obtained.

〔実施例8〕
テトラヒドロフランを13mol/Lの濃度で添加する代わりに、メタノールを29mol/Lの濃度で添加した以外は、実施例7と同様の方法によって、実施例8の粒子を得た。
Example 8
Particles of Example 8 were obtained in the same manner as in Example 7, except that methanol was added at a concentration of 29 mol/L instead of tetrahydrofuran at a concentration of 13 mol/L.

〔比較例1〕
容器中で、遷移金属硫酸塩の水和物、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化アンモニウム(NHOH)、およびイオン交換水を混合し、5時間、晶析反応を行い、濾過により沈殿物を回収した。漏斗上で沈殿物をイオン交換水で洗浄後、さらに水に浸漬して洗浄した。再度濾過によって沈殿物を回収し、沈殿物を乾燥した。これにより比較例1の粒子を得た。
Comparative Example 1
In a container, a transition metal sulfate hydrate, sodium hydroxide (NaOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), and ion-exchanged water were mixed, and a crystallization reaction was carried out for 5 hours, and the precipitate was collected by filtration. The precipitate was washed with ion-exchanged water on the funnel, and then further washed by immersion in water. The precipitate was collected again by filtration, and the precipitate was dried. Thus, the particles of Comparative Example 1 were obtained.

〔比較例2〕
炭酸リチウム(LiCO)と、水酸化ニッケル(Ni(OH))と、炭酸コバルト(CоCO)と、炭酸マンガン(MnCO)とを、水に分散させ、原料分散液を得た。この原料分散液を、スプレードライ装置を用いて噴霧乾燥して、粒子を得た。
Comparative Example 2
Lithium carbonate ( Li2CO3 ), nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ), cobalt carbonate ( COCO3 ), and manganese carbonate ( MnCO3 ) were dispersed in water to obtain a raw material dispersion liquid. This raw material dispersion liquid was spray-dried using a spray dryer to obtain particles.

なお、各実施例および各比較例で得られた粒子の平均粒子径は、約5μmであった。 The average particle size of the particles obtained in each example and comparative example was approximately 5 μm.

<AES-SEM評価>
オージェ電子分光器を備える走査型電子顕微鏡を用いて、各実施例および各比較例で得られた粒子についてAES分析を行った。比較例2および各実施例の粒子においては、一つの粒子内にLiと遷移金属元素(Ni,Co,Mn)とが共存していることを確認した。
<AES-SEM Evaluation>
Using a scanning electron microscope equipped with an Auger electron spectrometer, AES analysis was performed on the particles obtained in each Example and Comparative Example. It was confirmed that Li and transition metal elements (Ni, Co, Mn) coexisted in one particle in the particles of Comparative Example 2 and each Example.

<SEM評価>
各実施例および各比較例で得られた粒子について、SEMを用いて反射電子像を取得した。粒子内に最も明るい領域として把握されるドメインの最大径を評価した。結果を表1に示す。参考として、比較例2と実施例1の反射電子像をそれぞれ図3および図4に示す。矢印で示した部分がドメインに該当する。比較例2の反射電子像(図3)において、最大径が1μmをはるかに超える白色のドメインが形成されているのがわかる。一方、実施例1の反射電子像(図4)では、白色のドメインが粒子状に多く存在し、そのサイズが1μmよりもはるかに小さいのがわかる。
<SEM Evaluation>
A backscattered electron image was obtained using an SEM for the particles obtained in each Example and Comparative Example. The maximum diameter of the domain, which was understood as the brightest area in the particle, was evaluated. The results are shown in Table 1. For reference, the backscattered electron images of Comparative Example 2 and Example 1 are shown in Figures 3 and 4, respectively. The parts indicated by the arrows correspond to the domains. In the backscattered electron image of Comparative Example 2 (Figure 3), it can be seen that white domains with a maximum diameter far exceeding 1 μm have been formed. On the other hand, in the backscattered electron image of Example 1 (Figure 4), it can be seen that many white domains exist in the form of particles, and their size is much smaller than 1 μm.

<ICP分析>
各実施例および各比較例で得られた粒子について、ICP分析を行い、遷移金属元素に対するLiの原子比を求めた。結果を表1に示す。
<ICP analysis>
The particles obtained in each of the Examples and Comparative Examples were subjected to ICP analysis to determine the atomic ratio of Li to the transition metal element. The results are shown in Table 1.

<XRD測定による結晶性評価>
各実施例および各比較例で得られた粒子について、XRD測定を行い、X線回折スペクトルを取得した。比較例1および2ならびに実施例1~4においては、金属水酸化物由来のR3m相の(003)面にシャープなピークが観測され、結晶質の粒子に典型的なスペクトルであった。実施例5~8においては、スペクトル全体でピークがブロードとなった。これは、非晶質の粒子に典型的なスペクトルであった。
<Crystallinity evaluation by XRD measurement>
XRD measurements were performed on the particles obtained in each Example and Comparative Example to obtain X-ray diffraction spectra. In Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4, a sharp peak was observed on the (003) plane of the R3m phase derived from a metal hydroxide, which was a typical spectrum for crystalline particles. In Examples 5 to 8, the peak was broad across the entire spectrum. This was a typical spectrum for amorphous particles.

<評価用リチウムイオン二次電池の作製>
比較例1の粒子と、水酸化リチウムをLi/遷移金属元素のモル比が1.05となるように混合した。これを、酸素雰囲気下で850℃で10時間焼成することにより、リチウム遷移金属複合酸化物を得た。比較例2の粒子を酸素雰囲気下で900℃で10時間焼成することにより、リチウム遷移金属複合酸化物を得た。各実施例の粒子を、酸素雰囲気下で850℃で10時間焼成することにより、リチウム遷移金属複合酸化物を得た。
<Preparation of Lithium-Ion Secondary Battery for Evaluation>
The particles of Comparative Example 1 were mixed with lithium hydroxide so that the molar ratio of Li/transition metal element was 1.05. This was baked at 850° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere to obtain a lithium transition metal composite oxide. The particles of Comparative Example 2 were baked at 900° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere to obtain a lithium transition metal composite oxide. The particles of each Example were baked at 850° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere to obtain a lithium transition metal composite oxide.

得られたリチウム遷移金属複合酸化物(正極活物質)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、正極活物質:AB:PVDF=85:10:5の質量比でN-メチルピロリドン(NMP)中で混合し、正極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、厚さ15μmのアルミニウム箔上に塗布し乾燥することにより正極シートを作製した。 The obtained lithium transition metal composite oxide (positive electrode active material), acetylene black (AB) as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) in a mass ratio of positive electrode active material:AB:PVDF = 85:10:5 to prepare a paste for forming a positive electrode active material layer. This paste was applied to an aluminum foil with a thickness of 15 μm and dried to produce a positive electrode sheet.

負極活物質としての天然黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンラバー(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、C:SBR:CMC=98:1:1の質量比でイオン交換水中で混合して、負極活物質層形成用ペーストを調製した。このペーストを、厚さ10μmの銅箔上に塗布し、乾燥することにより負極シートを作製した。 A paste for forming the negative electrode active material layer was prepared by mixing natural graphite (C) as the negative electrode active material, styrene butadiene rubber (SBR) as the binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as the thickener in a mass ratio of C:SBR:CMC = 98:1:1 in ion-exchanged water. This paste was applied to copper foil with a thickness of 10 μm and dried to produce a negative electrode sheet.

また、セパレータシートとして、PP/PE/PPの三層構造を有する厚さ20μmの多孔性ポリオレフィンシートを用意した。 In addition, a 20 μm-thick porous polyolefin sheet with a three-layer structure of PP/PE/PP was prepared as a separator sheet.

上記の正極シートと、負極シートと、セパレータシートとを重ね合わせ、電極端子を取り付けてラミネートケースに収容した。続いて、ラミネートケース内に非水電解液を注入し、ラミネートケースを気密に封止した。なお、非水電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:4:3の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのLiPFを1.0mol/Lの濃度で溶解させたものを用いた。以上のようにして、容量10mAhの各実施例および各比較例の評価用リチウムイオン二次電池を得た。 The positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the separator sheet were stacked, and the electrode terminals were attached and housed in a laminate case. Next, a non-aqueous electrolyte was injected into the laminate case, and the laminate case was sealed airtight. The non-aqueous electrolyte was a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 3:4:3, with LiPF 6 dissolved as a supporting salt at a concentration of 1.0 mol/L. In this manner, lithium ion secondary batteries for evaluation of each of the examples and comparative examples with a capacity of 10 mAh were obtained.

<初期抵抗測定>
各評価用リチウムイオン二次電池を、SOC(State of charge)50%に調整した後、25℃の環境下に置いた。100mAの電流値で10秒間の放電を行い、放電開始から10秒後の電圧値を測定し、初期の電池抵抗を算出した。そして、比較例1の評価用リチウムイオン二次電池の抵抗を100とした場合の、他の評価用リチウムイオン二次電池の抵抗の比を求めた。結果を表1に示す。
<Initial resistance measurement>
Each evaluation lithium ion secondary battery was adjusted to a SOC (State of charge) of 50% and then placed in an environment of 25° C. Discharge was performed for 10 seconds at a current value of 100 mA, and the voltage value 10 seconds after the start of discharge was measured to calculate the initial battery resistance. Then, the resistance ratio of the other evaluation lithium ion secondary batteries was calculated when the resistance of the evaluation lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was set to 100. The results are shown in Table 1.

<サイクル後抵抗増加率評価>
各評価用リチウムイオン二次電池を60℃の環境下に置き、1Cで4.1Vまで定電流充電および1Cで3.0Vまで定電流放電を1サイクルとする充放電を200サイクル繰り返した。その後、初期抵抗測定と同じ方法で、200サイクル後の電池抵抗を求めた。(充放電200サイクル後の電池抵抗/初期抵抗)×100より、抵抗増加率(%)を求めた。そして、比較例1の評価用リチウムイオン二次電池の抵抗増加率を100とした場合の、他の評価用リチウムイオン二次電池の抵抗増加率の比を求めた。結果を表1に示す。結果を表に示す。
<Evaluation of Resistance Increase Rate after Cycles>
Each evaluation lithium ion secondary battery was placed in an environment of 60° C., and 200 cycles of charge and discharge were repeated, with one cycle being a constant current charge at 1C to 4.1 V and a constant current discharge at 1C to 3.0 V. Thereafter, the battery resistance after 200 cycles was determined in the same manner as in the initial resistance measurement. The resistance increase rate (%) was calculated from (battery resistance after 200 charge and discharge cycles/initial resistance)×100. Then, the ratio of the resistance increase rate of the other evaluation lithium ion secondary batteries was calculated when the resistance increase rate of the evaluation lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was set to 100. The results are shown in Table 1. The results are shown in the table.

Figure 0007610550000001
Figure 0007610550000001

表1の結果より、ここに開示される粒子によれば、リチウムイオン二次電池の初期抵抗を低減することができるリチウム遷移金属複合酸化物に、変換可能な粒子を提供できることがわかる。また、粒子が非晶質の場合には、リチウムイオン二次電池が耐久性にも優れることがわかる。 The results in Table 1 show that the particles disclosed herein can provide particles that can be converted into lithium transition metal composite oxides that can reduce the initial resistance of lithium ion secondary batteries. In addition, when the particles are amorphous, the lithium ion secondary batteries also have excellent durability.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples given above.

すなわち、ここに開示される粒子およびその製造方法は、以下の項[1]~[6]である。
[1]焼成によってリチウム遷移金属複合酸化物に変換される粒子であって、
前記粒子は、一つの粒子内にリチウムと、遷移金属元素と、を含有し、
前記粒子の平均粒子径は、2.0μm以上であり、
前記粒子の走査型電子顕微鏡による反射電子像を取得した場合に、前記粒子内に最も明るい領域として把握されるドメインの最大径が1μm未満である、
粒子。
[2]前記遷移金属元素に対するリチウムの原子比が0.75以上1.25以下である、項[1]に記載の粒子。
[3]前記粒子が、水酸化物、または炭酸塩である、項[1]または[2]に記載の粒子。
[4]前記粒子が非晶質である、項[1]~[3]のいずれかに記載の粒子。
[5]前記遷移金属元素が、少なくともNi、CoおよびMnを含む、項[1]~[4]のいずれかに記載の粒子。
[6]リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、塩基性化合物と、が溶解した混合液を調製する工程と、
前記混合液から、リチウムと遷移金属とを含有する粒子を析出させる工程と、
を備え、
(a)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の水酸化物、またはアルカリ土類金属の水酸化物であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が65以上110以下であるか、
(b)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が5.0以上8.5以下であるか、または
(c)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記粒子を析出させる工程において、前記混合液に、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上の水溶性有機溶媒を添加する、
粒子の製造方法。
That is, the particles and the production method thereof disclosed herein are the following items [1] to [6].
[1] Particles that are converted into a lithium transition metal composite oxide by firing,
The particles contain lithium and a transition metal element within each particle,
The average particle size of the particles is 2.0 μm or more,
When a backscattered electron image of the particle is obtained by a scanning electron microscope, the maximum diameter of a domain recognized as the brightest region in the particle is less than 1 μm.
particle.
[2] The particle according to item [1], wherein the atomic ratio of lithium to the transition metal element is 0.75 to 1.25.
[3] The particle according to item [1] or [2], wherein the particle is a hydroxide or a carbonate.
[4] The particle according to any one of items [1] to [3], wherein the particle is amorphous.
[5] The particle according to any one of items [1] to [4], wherein the transition metal element includes at least Ni, Co and Mn.
[6] preparing a mixed solution in which a water-soluble salt of lithium, a water-soluble salt of a transition metal, an ammonium ion donor, and a basic compound are dissolved;
Precipitating particles containing lithium and a transition metal from the mixed solution;
Equipped with
(a) the basic compound is a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 65 or more and 110 or less;
(b) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 5.0 or more and 8.5 or less, or (c) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and in the step of precipitating the particles, a water-soluble organic solvent having a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more is added to the mixed solution.
A method for producing particles.

20 捲回電極体
30 電池ケース
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極シート(正極)
52 正極集電体
52a 正極活物質層非形成部分
54 正極活物質層
60 負極シート(負極)
62 負極集電体
62a 負極活物質層非形成部分
64 負極活物質層
70 セパレータシート(セパレータ)
100 リチウムイオン二次電池
20 Wound electrode body 30 Battery case 36 Safety valve 42 Positive electrode terminal 42a Positive electrode current collector 44 Negative electrode terminal 44a Negative electrode current collector 50 Positive electrode sheet (positive electrode)
52 Positive electrode current collector 52a Positive electrode active material layer non-forming portion 54 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode sheet (negative electrode)
62 Negative electrode current collector 62a Negative electrode active material layer non-forming portion 64 Negative electrode active material layer 70 Separator sheet (separator)
100 Lithium-ion secondary battery

Claims (5)

リチウム遷移金属複合水酸化物またはリチウム遷移金属複合炭酸塩の粒子であって、前記粒子は、正極活物質のリチウム含有前駆体粒子であり
前記粒子は、一つの粒子内にリチウムと、遷移金属元素と、を含有し、
前記粒子の平均粒子径は、2.0μm以上であり、
前記粒子の走査型電子顕微鏡による反射電子像を取得した場合に、前記粒子内に最も明るい領域として把握されるドメインの最大径が1μm未満である、
粒子。
Particles of a lithium transition metal composite hydroxide or a lithium transition metal composite carbonate, the particles being lithium-containing precursor particles of a positive electrode active material ;
The particles contain lithium and a transition metal element within each particle,
The average particle size of the particles is 2.0 μm or more,
When a backscattered electron image of the particle is obtained by a scanning electron microscope, the maximum diameter of a domain recognized as the brightest region in the particle is less than 1 μm.
particle.
前記遷移金属元素に対するリチウムの原子比が0.75以上1.25以下である、請求項1に記載の粒子。 The particle according to claim 1, wherein the atomic ratio of lithium to the transition metal element is 0.75 or more and 1.25 or less. 前記粒子が非晶質である、請求項1に記載の粒子。 The particle of claim 1, wherein the particle is amorphous. 前記遷移金属元素が、少なくともNi、CoおよびMnを含む、請求項1に記載の粒子。 The particle according to claim 1, wherein the transition metal elements include at least Ni, Co and Mn. リチウムの水溶性塩と、遷移金属の水溶性塩と、アンモニウムイオン供与体と、塩基性化合物と、が溶解した混合液を調製する工程と、
前記混合液から、リチウムと遷移金属とを含有する粒子を析出させる工程と、
を備え、
(a)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の水酸化物、またはアルカリ土類金属の水酸化物であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が65以上110以下であるか、
(b)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記混合液における、前記遷移金属に対するリチウムのモル比が5.0以上8.5以下であるか、または
(c)前記塩基性化合物が、アルカリ金属の炭酸塩、またはアルカリ土類金属の炭酸塩であり、かつ前記粒子を析出させる工程において、前記混合液に、溶解度パラメータδが13.0以下、P’が3.5以上の水溶性有機溶媒を添加する、
粒子の製造方法。
A step of preparing a mixed solution in which a water-soluble salt of lithium, a water-soluble salt of a transition metal, an ammonium ion donor, and a basic compound are dissolved;
Precipitating particles containing lithium and a transition metal from the mixed solution;
Equipped with
(a) the basic compound is a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 65 or more and 110 or less;
(b) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and the molar ratio of lithium to the transition metal in the mixed solution is 5.0 or more and 8.5 or less, or (c) the basic compound is a carbonate of an alkali metal or an alkaline earth metal, and in the step of precipitating the particles, a water-soluble organic solvent having a solubility parameter δ of 13.0 or less and P' of 3.5 or more is added to the mixed solution.
A method for producing particles.
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